桥梁桩基溶洞处理.docx
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桥梁桩基溶洞处理
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桥梁岩溶桩基施工专项方案
工程名称：
编制单位：
编制人：
审核人：
批准人：
编制日期：
年月日
施工组织设计（方案）报审表
方案名称：
项目部报审意见:
项目经理：
年月日
工程部审核情况：
审核人：
年月日
工程部领导审批意见:
审批人：
年月日
工程名称：
编号:
致（监理单位）：
现报上施工组织设计（方案）（全套、部分），已经我单位上级技术负责人审
查批准，请予审查和批准。
附：
施工组织设计（方案）
承包单位项目部（公章）：
项目负责人：
项目技术负责人：
年月日
专业监理工程师审查意见：
1同意2、不同意3、按以下主要内容修改补充
专业监理工程师：
年月日
总监理工程师审查意见：
1同意2
、不同意
3、按以下主要内容修改补充后
并于
月
日前报来。
项目监理机构：
（公章）
总监理工程师：
年月日
注：
本表由施工单位填写，一式三份，连同施工组织设计一并送项目监理机构审查。
建设、监理、施工单位各留一份。
桥梁岩溶桩基施工专项方案
岩溶地区由于地层岩性软硬不宜，裂隙发育，溶洞的位置、大小、深浅变化多，即使工程地质勘察钻探时一桩一探，一桩一分析，桩基施工时米取超前地质钻探，仍不能准确把握复杂的地质情况。
另外钻探有时会留下钻杆、钻头等遗留物，增加了施工的难度系数。
这些都给桩基施工造成一定的困难，因而施工中容易出现问题。
对此应做好充分准备，有针对性地采取相应措施，防止桩基质量事故的发生。
一、岩溶裂隙及小型溶洞的处理
对岩溶裂隙及小型尺寸定义为0.5m以下，其危害性相对较轻，一般冲击钻孔施工通过溶蚀裂隙发育密集段时，工艺上要求通常进尺一段深度时必须回填一定量粘土，在冲锤冲击作用下挤入裂隙堵塞桩孔周边溶蚀裂隙，同时可以保持泥浆密度。
裂隙对钻孔桩施工造成的主要危害是漏浆。
主要处理措施为：
1.1、入岩前，准备充足的水源和1〜2台水泵，同时准备足够的粘土、片石等溶洞处理所需要材料。
片石采用强度》30MPa石灰岩，片石粒径为15-50cm。
1.2、密切注意护筒内泥浆面的变化情况，当泥浆面迅速下降时，证明在漏浆，首先要赶快补水，然后将片石加粘土按6:
4的比例往下投入孔内再重新开钻。
当再次漏浆时，仍按上述方法处理，即可逐步解决裂隙漏浆的问题。
二、一般溶洞处理
一般溶洞是指洞高一般小于4m连通性较差的溶洞。
一般溶洞施工以做好预防为主。
钻孔前在附近储备大量粘土、片石及一定数量的袋装水泥，钻孔施工过程中，要求配备水泵和充足的水源，保证一旦漏浆，可以立即进行补水补浆。
对于空溶洞或半充填的溶洞，特别是超前钻显示漏浆的溶洞，在击穿洞顶之前，采用小冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻，要专人密切注意桩机底盘水平、岩样和护筒内泥浆面的变化一旦发现泥浆面下降、孔内水位变化较大、泥浆稠度、颜色发生变化或钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已穿越溶洞顶进入溶洞。
应根据溶洞的大小和洞内的填充物采取不同的技术措施。
首先应迅速用大功率泥浆泵补浆补水，同时及时提钻,防止埋钻，然后用铲车或小型挖掘机（60型）及时将准备好的片石、粘土按适当的比例抛入、必要时投以袋装水泥，仍采用小冲程轻砸，用桩锤击碎后让黏土和片石充分挤入溶洞内壁发挥护壁作用。
直至孔中的泥浆停止下降，并慢慢上升，此后可用冲锤进行适当挤压，直至把桩基周围的溶洞都填满或堵死为止，只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。
如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。
击穿溶洞顶板后，要用冲锤将溶洞顶板处的桩孔修理圆滑，以防卡钻或卡钢筋笼。
若溶洞内进尺过快，则在孔底已穿过溶洞底后，再次提升钻头，投入片石、粘土，重新进行冲砸，使块石与粘土在溶洞内挤密形成一道环壁，保证成孔质量。
每遇到一层溶洞，无论是否漏浆，是否为充填溶洞均应向孔中投入一定数量的比例为6：
4的片石、粘土，然后用小冲程冲击投下的混合物，使其挤入裂隙、溶洞内，如此反复操作，多次挤入溶洞通道固壁。
在钻进过程中，应适当增加粘土数量，提高泥浆密度。
若溶洞充满后孔内有漏浆现象，可抛填水泥包、粘土包并用小冲程挤压，使水泥与泥浆混合填充在漏浆的缝内，使缝隙饱满，待水泥与泥浆凝结后再恢复冲进。
三、大型溶洞处理
3.1、回填封堵漏浆
遇到较大的溶洞，特别是溶洞底部原本存在漏浆源的半充填溶洞，在溶洞形成的过程中已充填的粉土、卵石等将漏浆源堵住，冲孔过程中充填物滑落或被重新揭开，造成重新漏浆。
为了堵住漏浆源，发现漏浆后，集中水泵向孔中补水以保持水头，同时
立即向孔中抛袋装水泥，然后向孔中投入3〜5m厚粘土、片石混合物，待漏浆停止后重新冲孔，冲孔到漏浆部位的时间宜控制在水泥终凝时间之前，然后停止6〜10h。
如此反
复操作，直到凝固后的水泥粘土浆把漏浆源堵死为止。
3.2、钢护筒跟进法
遇到特大型空溶洞或半充填的溶洞时，为防止漏浆造成孔壁坍塌，采用预钻孔，然后埋钢护筒隔离上部松软覆盖层的方法进行处理。
穿越大型空溶洞或半充填的溶洞时，采用护筒跟进法可达到较好的效果。
即先采用较大直径的钻头冲击至溶洞顶，1.0m
以后下内护筒至孔底，在换小钻头继续冲砸，直至击穿溶洞，然后回填粘土、片石混合物，采用反复冲击的办法将洞内冲砸密实，再转入正常钻进。
此方案的关键在于：
a、内护筒必须位置准确；
b、内护筒必须具备足够的刚度；
c、击穿溶洞后及时回填粘土、片石混合物。
对于桩基穿越溶洞高较大的空洞时，采取下钢护筒的处理方案。
冲击钻冲穿溶洞后，打入比孔口护筒稍小的钢护筒，用导向锤将钢护筒振至溶洞底岩面。
钢护筒跟进
法一般情况下必须同时结合采用溶洞内回填片石冲进以及溶洞底部与护筒脚之间的封堵处理，否则处治效果可能大打折扣。
3.3灌注砼护壁二次成孔钻进法
对于桩基穿越洞高较大且填充物为流塑状溶洞时，由于溶洞较高，且泥浆的侧向压力较大、自稳性较差，如果采用单一的回填片石和砾石等或回填片石后下钢护筒的方法，回填物可能随流塑状填充物涌向桩孔，抛填数量难以估计，清孔困难，在施工砼灌注桩时存在质量隐患，且大量泥浆涌入桩孔或砼大量流失极易造成断桩。
因此，在穿越填充物为流塑状的大尺寸溶洞时，还可以采用以下方法，即钻至溶洞底板后，不用清孔，即向孔内灌注水下砼到溶洞顶0.5m左右，待砼达到7d强度后，重新钻进。
灌注的砼会在桩孔周围形成一个圆形或半圆形围护，可有效防止溶洞内流塑状填充物涌入或砼流失而引起的断桩。
四、多层溶洞处理
通过由小型和一般溶洞组成的多层溶洞时，岩溶发育层溶洞数量多且期间多夹杂风化裂隙岩体，一般多出现漏浆、斜孔等病害，因此处理方法可采用处理多个一般溶洞的方法一一解决，由于溶洞规模较小，钻探范围有限，钻孔一般不能穿过所有桩孔范围的溶洞，因此钻探资料往往不能如实反映岩溶发育情况，而将一些深层的小型溶洞遗漏，这些小型溶洞在施工时才被发现，于是时常出现原设计桩底高程不能满足终孔要求现场变更的情况。
由大型溶洞组成的多层溶洞的处理可综合采用灌浆法和内护筒法，可以采用全套护
筒法，穿过溶洞使钢护筒底部支撑在溶洞底板或顶板上，接着重新再护筒内钻孔，如还是漏浆，则采用下内护筒等方法进行处理。
多层溶洞，根据溶洞层数、大小和填充物的情况，采用片石、多层护筒嵌套施工相结合的方法进行处理。
开钻前，根据工程地质纵剖图，确定哪层溶洞需埋设钢护筒及个数，开孔时根据埋设钢护筒的数量确定孔径，一般内套护筒比外层护筒小15cm最内层护筒内径不小于设计桩径+0.15m。
处理溶洞前，外层护筒应穿过砂层，以防塌孔。
应根据不同护筒直径选用不同的冲锤。
五、不完整溶洞处理
岩溶地区相对较复杂，常会遇到岩面呈斜面、陡坎、石笋、溶沟、溶槽等复杂情况，处理这些情况，可采取两种方法：
A、抛填粘土片石，反复冲击成孔在孔内分层抛填片石、粘土，然后冲击钻反复冲击成孔，直到完整岩面。
如在冲击过程中，出现冲击钻头有偏移情况，贝U要及时再加入片石、粘土，然后再反复冲击，此时，冲程不宜过高（2.0m左右），并注意控制孔内泥浆浓度。
采取这一方法的优点是操作程序简单、工期短、成本低，易于连续钻进作业，但如覆盖层为砂层或含砂较多的粘土，则成孔后清孔难度相对较大，且易出现漏砂情况。
B、压浆固结
先勘探清楚桩孔位置岩面的具体情况，然后利用地质钻机钻孔压浆，平面布置要基本均匀，但对于沟、槽及岩面较低部位可相对加密，孔深要根据岩面情况及所需固结的厚度来确定，固结厚度范围控制在护筒刃脚上方50cm至岩面最低点，周边宽度控制在比桩径大1.0~1.5cm范围内，岩面砂、粘土层压浆固结完成并达到一定强度后，可开始进行桩基础钻孔施工。
采用这一方法的优点并达一定强度后，可开始进行桩基础钻孔施工。
采用这一方法的优点是固结完成后，可按普通地层情况进行钻孔钻进，不易出现漏砂情况，清孔容易，质量易保证，但其工期相对较长，成本也较高。
六、岩溶通道串浆、串孔处理
连通孔是指由于场地岩溶裂隙发育，地下水丰富，有连通性好的溶洞存在，使得相邻的桩孔在桩身的某个部位被溶洞贯穿。
相邻桩在成孔和灌注混凝土时常有干扰现象，如其中一个桩孔冲孔时，相邻桩孔内水面或淤泥面相应翻动。
如有的钻孔暂时停钻或终孔时，由于受邻桩孔钻进影响，冲洗液相互串通，使岩粉和沉渣增多；在灌注混凝土时，混凝土有时会通过荣西流入邻近正在施工的桩孔内，影响临近桩孔的正常施工。
遇到此种情况不可勉强向下施工，应根据地质资料进行判断。
若溶洞不大，可向孔内回填粘土，并掺入一定量的片石、卵石、漂石等石料，使其形成具有一定强度和厚度的护壁，阻隔两孔，使之无法串通；若溶洞较大，可将整袋粘土抛入孔内，分层加入一定量的袋装水泥，防止施工过程中出现漏浆、塌孔现象。
施工时若通过露部位发现各桥墩位处存在地下横向贯通溶洞，为避免相邻桩孔在成孔和灌注混凝土时相互干扰，首先考虑整条施工顺序，采用间隔施工，协调好各个施工钻机之间的关系，当一个桩孔终孔进行清孔灌注混凝土时，相邻有干扰关系的桩孔施工必须暂停并提升钻具，以防止清孔不干净影响混凝土的成桩质量。
为防止混凝土进入相邻桩孔，在相邻桩孔内投入粘土封堵，待混凝土灌注完毕后，清理孔内的粘土，继续钻进成孔。
七、深大溶槽处理
深大溶槽所在位置处成桩，其穿过的覆盖层厚度往往比周边桩孔深数十米，另外由于溶槽底部往往聚集有类似溶洞充填物的软塑状甚至流塑状土层，动力触探次数一般仅
1~2,溶槽底部基岩面起伏不平整，溶洞以及裂隙孔道发育，因此冲孔中时常遇到成孔困难，护筒变形、塌孔、漏浆甚至地面塌陷等病害多现象，影响程度不亚于大型溶洞，因此对此类岩溶类型需加以重视。
通过动弹次数1~2的覆盖层土或溶槽时，成孔孔壁稳定性一般难以保证，宜采用预注浆固结或下钢护筒全程跟进方法。
八、施工注意事项及处理措施
1、卡钻事故处理
卡钻的主要原因是对溶洞分布情况不明确，在钻到离溶洞顶板很近时采用高落程冲击，使钻头冲破溶洞顶板岩石，钻头倾斜，卡在溶洞顶板岩石不同部位。
防止卡钻措施为：
严格控制冲程，在施工过程中细心观察，根据不同的地质情况掌握好冲程。
如在基岩中采用3~5m的冲程，在靠近溶洞顶月1m处采用0.5~1.5m的小冲程变化冲进，要求轻锤慢打使孔壁圆滑坚固，通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将洞顶击穿，防止因冲程过长导致卡钻。
经常检查钻机运转性能，对于故障隐患早发现早解决。
遇到卡钻时不能慌，更不能强行提拉，野蛮施工，以防塌孔、埋钻。
施工时由于钻机操作手经验不足，卡钻时强行提拉，最后使钻机翻到钻孔左前方，使钻机遭受较大损失。
遇到卡钻时首先分析原因，然后对症下药：
若卡在顶板岩石中部，可缓缓上下活动钻头，待松动后慢慢提出。
若斜卡在顶板岩石中，可自制简易正绳器，将钻头拉正，缓缓提起；若卡在顶板岩石下部，则可利用大钻头上下松动，由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头将顶板岩石破掉后提出，也可用钢丝绳将小钻头放入把顶板岩石砸碎，再将大钻头提出。
卡钻严重时，用钻机本身提钻时钻机尾部会翘起来引起安全事故，利用钢丝绳和千斤顶给钻头一个外力，再用钻机轻打卡点石，或者采用“振动爆破法”处理，即将经过周密计算和经验总结的一定药量的防水炸药用垂陀放入孔内，沿锤的滑槽放到锤底，而后引爆。
震送卡锤，再用卷扬机和千斤顶同时提拉。
卡钻钻头取出后应停止向下继续钻孔，回填片石和粘土快，一般回填高度为1.5米,调整钻机冲程后反复冲砸，在顶板上部形成坚硬柱体以传递冲力，冲击使卡钻的突石、溶洞表明面平整，防止卡钻再次发生。
2、掉钻埋钻事故处理
A、掉钻
掉钻事故主要是主绳和钻头转向鼻子断裂引起的，因此要经常检查者两部分的情况，遇有钻头提不上来时，不要强行提拉。
掉钻后要及时摸清情况，钻头上之前要装保险绳，保险绳要牢固、可靠。
若泥浆太浓或泥渣太厚导致钻锤被沉淀物或塌孔土石覆盖，应首先清孔吸泥，使打捞工具能接触钻锤。
先用侧锤探测钻锤在孔底的情况，用打捞钩放入
孔底，钩住钻锤保险绳再提起。
在施工过程中掉钻要以预防为主，经常检查机具设备，及时检修，遇到损坏的部分立即维修或更换，消除隐患。
施工时严禁在溶洞内打空锤，应绷紧钢丝绳，采用小冲程进行抵打紧击。
一旦发现漏浆或异常情况，马上提锤至洞口，然后采取其他补救措施。
B、埋钻
埋钻也有两种情况：
一是沉渣埋钻，二是塌孔埋钻，要避免沉渣埋钻，钻头不能长时间停留在孔底不动，要经常上下活动，使得泥浆不停地循环，这样就可以防止沉渣埋钻的现象发生，如发生塌孔埋钻，最主要的是将主绳保住，利用回旋钻机扫孔和“反冲法”将钻头提出。
3、钻孔偏位处理
穿越溶洞时，对洞顶和洞底岩层倾斜、岩层厚度不均、基岩面陡倾不平整的溶洞进行钻孔施工的关键是防止偏孔和纠正偏孔，钻头穿越溶洞时要密切注意大绳的情况，以便判断是否偏孔。
基岩面大坡度倾斜且微风化层不连续，软硬不均，钻头容易沿坡面歪斜产生斜孔偏孔，当出现冲击钢丝绳摆动较大、进尺突然加大时，则预示发生偏孔，应及时停钻。
处理偏孔采用回填片石的措施可有效地解决，片石的强度要强于岩层的强度，处理时应提起钻头，向孔内抛填15cm~25cn大小的片石、碎石机粘土快，回填到斜面顶或偏孔处0.5m以上后再重新冲砸钻进，采取小冲程、低频率的方式冲孔，使钻头保持水平，钢丝绳保持竖直，浅程缓进。
若一次纠偏效果不行则进行多次回填。
并反复进行，直至进入均匀、稳定完整的基岩内1.0m,然后按正常施工，通过回填片石、粘土，既改变孔底虚实不均的问题，有利于保持桩孔垂直，又可造壁堵漏。
严重的岩石斜面或溶洞交汇岩层强度不一致。
上述回填石方法难以凑效，可先掏渣清孔，后向孔内灌注高强度的水下混凝土圭寸底，将溶洞填充满或到达与倾斜岩面上缘相平大的高度，等强度达到30MPat再重新钻进。
4、塌孔处理
塌孔是主要由于漏浆严重，补水来不及造成的。
采用护筒跟进技术可有效防止塌孔事故，但由于投入费用较多，并非所有情况都适用，因此一般情况下主要预防措施是保持泥浆浓度和水头高度、采用中小冲程钻进、钻机和钻架安装稳定可靠。
根据孔壁稳定原理护筒内设置一定高度的超高水头，以构成对孔壁的附加静水压力，这种静水压力连同孔壁的圆环作用，方能对水中的孔壁起到稳定作用。
一般超高水头保
持2m~2.5m可以较好地满足护壁需要
当孔壁局部坍塌，孔内水头无明显损失时，向孔内抛粘土，加大泥浆比重，下沉内护筒进行处理。
另外溶洞内压力大导致充填物多次冲入桩孔内部。
此类情况应采用砼封堵或加大钢护筒跟进措施。
当遇溶洞、溶穴、溶槽，孔内水头突然损失造成塌孔时，如是小面积塌陷，且护筒无移位，除下沉内护筒外，可及时分层抛入片石、粘土块、袋装水泥、片石等，以填充和堵塞溶洞，回填至内护筒底部以上2~3m然后采用中小冲程重新钻进。
溶洞发育严重时，如连通特大型溶洞或连通地下河溶洞，上述处治措施均不能有效处理好，即使多次回填片石粘土等也不能成功组织漏浆；或者护筒变形，有较大横向位移，无法纠偏时，可拔出钢护筒，用粘土回填，并采用内护筒跟进穿过溶洞。
内护筒跟进时应先采用孔径大于25cm的大钻头冲击到岩层，然后下放比孔径大20cm的长护筒到底，再换用正常钻头钻进。
这样施工主要目的是防止在施工中继续漏浆造成土层再次塌孔。
这种方法关键之处在于护筒的位置放样必须准确。
塌孔常引起钻机倾翻：
主要原因是由于桩位处的地面强度弱，当孔内发生局部塌壁，引起地面塌陷，造成钻机倾翻。
预防措施可在有溶洞发育的桩位处，在钻机位置横向垫放6~8片12m长的320工字钢，并在钻机滚筒下密铺枕木，扩大钻机与地面的接触面积，减少孔口处的局部压力。
5、漏浆处理
成桩过程中，住哟控制漏浆等情况，如果这些情况控制不好，很可能导致情况进一步恶化造成塌孔、埋钻等事故，甚至会出现地面塌陷，影响周边建筑物的安全。
发生漏浆的主要原因，一是钻孔通过与地下水暗流相连的强透水性地层，如岩溶岩全风化层时，砾石间空隙和孤石较多，孔壁不密实；二是遇到未填充的溶洞、溶穴、溶槽等。
施工到溶洞或裂隙处，由于溶洞或裂隙往往具有连通性，泥浆会顺着溶洞或裂隙的空隙大量流失，表现为孔内水头突然下降。
如是孔溶洞或大裂隙，孔内泥浆迅速漏光，造成施工事故。
泥浆池均尽可能做大，保证有一定的储浆量，同时准备足够的黄泥、粘土、块石等填充物，补水管网接至孔口，一旦发生漏浆迅速补给泥浆、清水、同时大量^^充。
出现漏浆一般处理措施是：
及时向孔内补充泥浆；加稠保持泥浆浓度，起到减少孔内外的压力差，有效护壁减缓漏浆速度等作用，为处理漏浆争取时间；采用中小冲程钻进；向孔中回填粘土夹片石、块石等，反复冲击回填粘土以增加护壁的密实度和强度。
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